JP2008286302A - Rotary joint and abnormality detection mechanism of rotary valve element - Google Patents
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Description
本発明は、液晶ディスプレイや照明などに適用可能なランプなどの製造装置において排気等を行う際に使用される流体制御機構に係るロータリージョイントおよび回転弁体の異常検出機構に関するものである。 The present invention relates to an abnormality detection mechanism for a rotary joint and a rotary valve body related to a fluid control mechanism used when exhaust or the like is performed in a manufacturing apparatus such as a lamp applicable to a liquid crystal display or illumination.
従来のロータリージョイントとしては、特許文献1に記載されるような回転弁体にセラミックを使用するものがあった。図4は、特許文献1に記載された従来のロータリージョイントを示す図である。 As a conventional rotary joint, there is one that uses ceramic for a rotary valve body as described in Patent Document 1. FIG. 4 is a view showing a conventional rotary joint described in Patent Document 1. As shown in FIG.
図4において、移動弁体101と固定弁体102はアルミナ、ステアタイト等のようなセラミック材で環状に形成され、ラッピングをされた摺動面103および摺動面104を介して摺接している。移動弁体101の摺動面103と反対側にはターレット(図示せず)に固定されたピン105Aに係合する孔105が設けられていて、ターレットが回転することにより移動弁体101が回転される。また、移動弁体101および固定弁体102には、一端が摺動面103,104に開口し他端が外周に開口している切替用通孔106および切替用通孔107がロータリージョイントの中心から同心円上に等間隔に設けられており、間欠回転する移動弁体の周縁部に保持された管球等の真空排気や封着工程を段階的に行うことができる。弁体にセラミックを使用しているため、潤滑不足やガラス破片等のかみ込みによる摺動面へのダメージによって寿命が短かった弁体の長寿命化を図っている。
In FIG. 4, the moving
また、従来のロータリージョイントとして、特許文献2に記載されるような回転軸の回転速度を検出するものがあった。図5(a),(b)は、特許文献2に記載された従来のロータリージョイントを示すものである。 Moreover, there exist some which detect the rotational speed of a rotating shaft as described in patent document 2 as a conventional rotary joint. FIGS. 5A and 5B show a conventional rotary joint described in Patent Document 2. FIG.
図5(a),(b)において、近接スイッチ114により、鍔部111に設置された凹部112を検出し回転軸113の回転速度の検出をしていた。近接スイッチ114が、例えば磁気を用いたものである場合、凹部112以外の凸部が近接すると金属を検出し、凹部112が近接すると金属を検出しないため、図5(b)に示す4等分に配置された凹部112が近接するタイミングから回転速度を検出することができる。このことを利用して、例えばドライベアリング115の焼き付き等によって回転軸113の回転速度が低下した場合、その異常を検出していた。
しかしながら、特許文献1に記載の構成は、ひとたび異常が発生するとダメージが大きくその修復に多大なコスト、時間を浪費するという課題を有していた。 However, the configuration described in Patent Document 1 has a problem that once an abnormality occurs, the damage is large and a great deal of cost and time is wasted for the repair.
また、特許文献2に記載の構成は、バルブの回転速度を検出する機構であるため、回転弁体に微少な異常が発生していてもモータ等の駆動機構のトルクが十分に大きければ回転速度が変化せず、大きなダメージを受けた後でなければ異常を検出することができず、異常検出時には、例えばロータリージョイント全体の交換という大がかりな補修が必要になるという課題を有していた。 Further, since the configuration described in Patent Document 2 is a mechanism for detecting the rotational speed of the valve, the rotational speed is sufficient if the torque of the drive mechanism such as a motor is sufficiently large even if a slight abnormality occurs in the rotary valve body. However, there is a problem that a large-scale repair such as replacement of the entire rotary joint is required at the time of detecting the abnormality.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、回転弁体の回転トルクをモニタすることで微少な回転異常を検出可能としたロータリージョイントおよび回転弁体の異常検出機構を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the above-described problems of the prior art, and is capable of detecting a minute rotation abnormality by monitoring the rotational torque of the rotary valve body, and an abnormality detection mechanism for the rotary valve body. The purpose is to provide.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載したロータリージョイントは、円柱状で同心円周上に流体を供給または排気する貫通孔を有し相対回転を行う一対の回転弁体と、一対の回転弁体のうち回転する移動弁体側に駆動力を伝達するピンと、ピンを介して移動弁体を回転駆動する駆動手段と、回転異常を検知する異常検出手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotary joint according to claim 1 of the present invention is a pair of rotary valve bodies that are cylindrical and have a through hole for supplying or exhausting fluid on a concentric circumference and that perform relative rotation. And a pin that transmits driving force to the rotating moving valve body side of the pair of rotating valve bodies, a driving means that rotationally drives the moving valve body via the pins, and an abnormality detecting means that detects rotation abnormality It is characterized by.
また、請求項2,3に記載したロータリージョイントは、請求項1のロータリージョイントにおいて、異常検出手段に接続された駆動停止手段を備えたこと、一対の回転弁体の間に潤滑させる潤滑油を供給する複数の注油機構と、潤滑油の注油量を制御する制御手段を備え、制御手段が異常検出手段に接続されたことを特徴とする。 The rotary joint described in claims 2 and 3 is the rotary joint of claim 1, further comprising drive stop means connected to the abnormality detection means, and lubricating oil to be lubricated between the pair of rotary valve bodies. A plurality of lubrication mechanisms to be supplied and control means for controlling the lubrication amount of the lubricating oil are provided, and the control means is connected to the abnormality detection means.
また、請求項4に記載したロータリージョイントは、請求項1〜3のロータリージョイントにおいて、異常検出手段は、歪み測定手段、モータトルク検出手段、異音検出手段、温度測定手段、酸化鉄測定手段のいずれか1以上を含んでなることを特徴とする。 Further, the rotary joint described in claim 4 is the rotary joint according to claims 1 to 3, wherein the abnormality detection means includes strain measurement means, motor torque detection means, abnormal sound detection means, temperature measurement means, and iron oxide measurement means. It includes any one or more.
また、請求項5〜7に記載したロータリージョイントは、請求項4のロータリージョイントにおいて、歪み測定手段は、歪ゲージを使用したこと、また歪み測定手段は、移動弁体の側面、移動弁体の上面、ピンの側面のうち、いずれか1つの表面歪みを測定すること、また歪み測定手段は、移動弁体の回転方向に対して垂直方向の歪みを測定することを特徴とする。 Further, in the rotary joint according to claims 5 to 7, in the rotary joint according to claim 4, the strain measuring means uses a strain gauge, and the strain measuring means includes a side surface of the moving valve body, One of the upper surface and the side surface of the pin is measured for surface strain, and the strain measuring means measures strain in a direction perpendicular to the rotational direction of the moving valve body.
また、請求項8に記載した回転弁体の異常検出機構は、円柱状で相対回転を行う一対の回転弁体の回転異常を検出する異常検出機構であって、歪み測定手段、モータトルク検出手段、異音検出手段、温度測定手段、酸化鉄測定手段のうちいずれか1以上を用いてなることを特徴とする。 An abnormality detection mechanism for a rotary valve element according to an eighth aspect of the present invention is an abnormality detection mechanism for detecting a rotation abnormality of a pair of rotary valve bodies that perform a relative rotation in a columnar shape, and includes a distortion measurement means, a motor torque detection means Any one or more of abnormal noise detection means, temperature measurement means, and iron oxide measurement means is used.
また、請求項9に記載した回転弁体の異常検出機構は、請求項8の異常検出機構において、歪み測定手段は、一対の回転弁体のうち回転する移動弁体側に駆動力を伝達するピンの歪みを測定して回転異常を検出することを特徴とする。 The abnormality detection mechanism for a rotary valve body according to claim 9 is the abnormality detection mechanism according to claim 8, wherein the strain measurement means is a pin for transmitting driving force to the rotating valve body side of the pair of rotary valve bodies. Rotational abnormality is detected by measuring the distortion of the rotation.
また、請求項10〜12に記載した転弁体の異常検出機構は、請求項9の異常検出機構において、歪み測定手段の歪み測定箇所は、駆動力の伝達方向に沿ったピンの表面上であること、また歪み測定手段の歪み測定箇所は、ピンの表面上であり、移動弁体の回転方向に対して垂直であること、また歪み測定手段は、移動弁体の側面、移動弁体の上面、ピンの側面のうち、いずれか1つの表面歪みを測定することを特徴とする。 Further, the abnormality detection mechanism for a valve body according to claims 10 to 12 is the abnormality detection mechanism according to claim 9, wherein the strain measurement portion of the strain measurement means is on the surface of the pin along the transmission direction of the driving force. The strain measurement point of the strain measuring means is on the surface of the pin and is perpendicular to the rotation direction of the moving valve body. Any one of the upper surface and the side surface of the pin is measured for surface distortion.
前記構成によれば、回転弁体の微少な異常をとらえることにより、軽微な損傷のうちに回転異常を検知することができる。 According to the said structure, a rotation abnormality can be detected in a slight damage by catching the slight abnormality of a rotary valve body.
本発明によれば、回転弁体に発生した微少な異常をとらえて、軽微な損傷のうちに異常を検出することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to detect a slight abnormality occurring in the rotary valve body and detect the abnormality in a slight damage.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1におけるロータリージョイントを示す断面図である。ここで、前記従来例を示す図4において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、その重複する説明は省略する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotary joint according to Embodiment 1 of the present invention. Here, components having the same functions corresponding to the components described in FIG. 4 showing the conventional example are given the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
図1において、歪みセンサ201はピン105Aの長手方向(回転方向に対して垂直)の歪みを検出するセンサ(例えば、歪ゲージ等を用いる)であり、歪み検出器202とケーブル203を通じ有機的に関連して歪み検出機構(歪み検出器202、警報手段204)を構成している。移動弁体101は駆動手段(図示せず)の駆動力を移動弁体101にピン105Aを通じ伝達しているが、例えば焼き付きなどの異常が摺動面103および摺動面104に発生した場合、歪みセンサ201に現れる歪み値に変化が発生し、回転の異常を検出することができる。
In FIG. 1, a
警報手段204は歪み検出器202を介して歪みをモニタして歪みの値が閾値を越えることで異常を検出し、警報を発報して運転を停止するよう作業者に促すこともできるし、異常信号を駆動停止手段(図示せず)に伝達することで回転駆動する駆動手段(図示せず)を停止させることもできる。
The alarm means 204 can monitor the distortion via the
係る構成によればピン105Aの歪みを検出することにより、回転トルクの変化をモニタすることとなり、主に摺動面103,104での損傷に起因するロータリージョイントの異常を高精度で検出することができる。
According to such a configuration, the rotation torque change is monitored by detecting the distortion of the
図2(a),(b)は、本実施形態1におけるロータリージョイントにおいて、繰り返し間欠運転を行った際に、モニタリングされた歪みの波形変化を表したものであり、縦軸は歪みを表し、横軸は時間を表している。当初、ロータリージョイントにて間欠運転を行った平常時には、図2(a)のように安定な歪み波形を示していた。 2 (a) and 2 (b) show the waveform change of the monitored distortion when the rotary joint in Embodiment 1 is repeatedly intermittently operated, and the vertical axis shows the distortion. The horizontal axis represents time. Initially, a stable distortion waveform was shown as shown in FIG. 2 (a) during normal operation in which intermittent operation was performed with a rotary joint.
しかしながら、潤滑油の供給を停止して間欠運転を継続したところ、図2(b)のように、波形の極小値の上昇が発生した。この歪み波形の極小値が観測されるタイミングは、間欠運転における停止のタイミングであるが、この時点での歪みが上昇しているということから、測定箇所での歪みが停止時にも解放されていないことを示す。すなわち回転弁体100の摺動面103,104にて負荷が発生し、回転駆動する駆動手段と移動弁体101との間のピン105Aにねじれが発生していることを示すと考えられる。
However, when the supply of the lubricating oil was stopped and the intermittent operation was continued, an increase in the minimum value of the waveform occurred as shown in FIG. The timing at which the minimum value of this distortion waveform is observed is the stop timing in intermittent operation, but since the distortion at this point has increased, the distortion at the measurement location has not been released even when stopped. It shows that. That is, it is considered that a load is generated on the
そこで、図2(b)の状態となった後、回転弁体100の摺動面103,104の表面を確認したところ、焼き付きと考えられるわずかな変色や傷が発見され、焼き付きや傷に対する歪み検出の有効性が確認された。
2B, after confirming the surfaces of the
図2(b)に示す波形から異常を検出する方法としては、一定時間ごとのピークホールド値を用いる方法、一定時間ごとの最小値を用いる方法やこれらを組み合わせる方法などがあり、典型的な発生現象と対応させて実施することができる。図2(b)においては、極小値が変動しており、一定期間内の極小値のモニタリングが有効である。 As a method for detecting an abnormality from the waveform shown in FIG. 2 (b), there are a method using a peak hold value for every fixed time, a method using a minimum value for every fixed time, a method for combining these, and the like. It can be implemented in correspondence with the phenomenon. In FIG. 2B, the minimum value fluctuates, and monitoring of the minimum value within a certain period is effective.
また、上述した歪みセンサ201の取り付け位置は、本実施形態1のようにピン105Aのねじれを生ずるような現象の検出にはピン105Aの表面上が好適であるが、移動弁体101のその他の不具合に対しては、移動弁体101の側面や上面に取り付けたほうが感度良く検出できる場合もあり、用途に応じていずれかの箇所に取り付けても同様の効果を得ることができる。
Further, the mounting position of the
なお、以上に述べた本実施形態1において、移動弁体101は鋼等の金属製のものとして述べたが、従来例のようにセラミックを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施形態1においては、回転異常の検出手段として歪みの検出を使用した場合について述べたが、回転手段を駆動するモータトルクを検出する手段、摺動面の異音を検出する手段、回転弁体の温度を測定する手段、排気中に含まれる酸化鉄を測定する手段などによって同様の異常検出を行うことができることは言うまでもない。
In the first embodiment described above, the moving
(実施形態2)
図3(a),(b)は本発明の実施形態2のロータリージョイントを示す断面図である。また、前述した実施形態1を示す図1および従来例を示す図4にて説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、その重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
3A and 3B are cross-sectional views showing a rotary joint according to Embodiment 2 of the present invention. Further, components having the same functions corresponding to the components described in FIG. 1 showing the first embodiment and FIG. 4 showing the conventional example are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted. To do.
図3(b)において、歪みセンサ301は歪みセンサ201と同様のものであるが、回転弁体100の半径方向でピン105Aを挟み込むように設置される。このように、歪み検出をピン105Aの両側にて実施し、波形を比較することにより、回転異常となる原因が図3(a)に示す移動弁体101の断面における内周部側で起こっているか外周部側で起こっているかを検出することができる。例えば、ピン105Aより外周側に損傷が生じた場合は、内周側の歪が大きく観測されるため、その結果から、制御手段(図示せず)により注油機構305bを選択して追加注油させることで、潤滑油不足の解消を行うことができる。
In FIG. 3B, the
さらに本実施形態2において、連続的に検出される歪みに対して、あらかじめ設定した閾値に達したかどうかの判定を実施することにより、設備の連続稼働時間を延長することができる。例えば、歪み検出器から得られた歪みの取り込み値に対して、注油開始のレベルを50単位、注油停止レベルを40単位とあらかじめ設定しておき、取り込み値に対する監視を行うことで、取り込み値が50単位に達した段階で注油が開始され、注油により取り込み値が40単位以下にまで低減した段階で注油を停止する制御をすれば、設備を停止することなく潤滑不足による回転異常を解決することができる。 Furthermore, in this Embodiment 2, the continuous operation time of an installation can be extended by determining whether the preset threshold value was reached with respect to the distortion detected continuously. For example, by setting the lubrication start level to 50 units and the lubrication stop level to 40 units in advance with respect to the strain capture value obtained from the strain detector, the capture value can be determined by monitoring the capture value. Lubricating starts when it reaches 50 units, and if lubrication is stopped when the intake value is reduced to 40 units or less by lubrication, rotation abnormality due to insufficient lubrication can be solved without stopping the equipment. Can do.
さらに、あらかじめ停止レベルを60単位としておけば、注油により回転異常が解決しなかった場合に対してもダメージが低いままに設備の保全を行うことができる。このようなタイプの回転異常は、運転条件が頻繁に変更されるような設備に発生しやすく、本実施形態2が非常に有効である。 Furthermore, if the stop level is set to 60 units in advance, the equipment can be maintained with low damage even when the rotation abnormality is not solved by lubrication. Such a type of rotation abnormality is likely to occur in equipment in which operating conditions are frequently changed, and the second embodiment is very effective.
なお、以上に述べた本実施形態2において、注油機構が内周と外周の2カ所のみ付帯した場合について述べたが、円周方向に2等分や4等分に配置した箇所に注油機構が追加された場合についても同様の効果が得られることは言うまでもない。 In the second embodiment described above, the case where the lubrication mechanism is attached only at two locations, the inner circumference and the outer circumference, has been described. However, the lubrication mechanism is located at a position that is divided into two equal parts or four equal parts in the circumferential direction. Needless to say, the same effect can be obtained when added.
本発明に係るロータリージョイントおよび回転弁体の異常検出機構は、微少な回転弁体に発生した異常をとらえ軽微な損傷のうちに異常検出することができ、製造装置の排気等を行う際に使用される流体制御機構、また内燃機関等の駆動力伝達機構用途にも適用できる。 The abnormality detection mechanism for a rotary joint and a rotary valve body according to the present invention can detect an abnormality occurring in a minute rotary valve body and detect the abnormality in slight damage, and is used when exhausting a manufacturing apparatus or the like. The present invention can also be applied to a fluid control mechanism and a driving force transmission mechanism such as an internal combustion engine.
100 回転弁体
101 移動弁体
102 固定弁体
103,104 摺動面
105A ピン
105 孔
106,107 切替用通孔
111 鍔部
112 凹部
113 回転軸
114 近接スイッチ
115 ドライベアリング
116 リード線
201,301 歪みセンサ
202,302 歪み検出器
203,303 ケーブル
204,304 警報手段
DESCRIPTION OF
Claims (12)
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